[发明专利]稀土掺杂钇铝石榴石微晶玻璃材料及其在白光LED中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及稀土掺杂钇铝石榴石(YAG)系统微晶玻璃及其在白光LED中的应用，属于LED荧光材料技术领域。

背景技术

白光LED具有体积小、发热量低、耗电量小、寿命长、反应速度快、环保、可平面封装、易开发成轻薄小巧产品等优点，被誉为将超越白炽灯、荧光灯的“第四代照明光源”，应用前景十分广阔。目前，白光LED荧光材料主要以无定形荧光粉为主体，商品化白光LED产品以芯片与荧光粉组合形成白光为发展主流。当前，制造高效率、高显色指数、低色温、大功率白光LED已经成为LED发展的迫切需求，而其中荧光材料的性能(激发效率、发光效率、均匀性、物化稳定性等)提升尤其重要。为了解决这些问题，专利CN1836339A，叙述了在白光LED透镜表面镀荧光膜方法，CN101696085A，公开了一种YAG荧光粉均匀分布在钠硼硅系统玻璃中制备，蓝光激发的荧光材料。CN101314519公开了一种白光LED用稀土Tb、Eu、Ce将其共掺在硼硅酸盐玻璃基质中在紫外光激发下发光；CN101338879，公开利用YAG透明陶瓷制备白光LED的方法，CN101643315，公开白光LED用低熔点荧光玻璃，CN101749642A，一种蓝光激发的白光LED用荧光玻璃透镜及其制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种生产周期短、成本底、易于批量生产的稀土掺杂的YAG微晶玻璃及其制备方法，该微晶玻璃具有激发发射效率高、高度均匀性、物化性能稳定、寿命长、热导率高等突出优势，应用于白光LED，可优化白光封装LED结构、降低成本、提高发光性能。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种稀土掺杂钇铝石榴石系统微晶玻璃材料，所述的稀土掺杂钇铝石榴石系统微晶玻璃材料的摩尔百分比组成为：0-20％、Y₂O₃：8-25％、Al₂O₃：21-40％、SiO₂：25-50％、稀土元素RE的氧化物：0.001-2％；所述稀土掺杂钇铝石榴石系统微晶玻璃材料的制备包括下列步骤：

(1)按以下摩尔百分比的配方：碱金属氧化物或碱土金属氧化物：0-20％、Y₂O₃：8-25％、Al₂O₃：21-40％、SiO₂：25-50％、稀土元素RE的氧化物：0.001-2％称量分析纯原料，将原料混合均匀后倒进坩埚中熔化，熔制温度为1600-1700℃，保温2-5小时后将玻璃熔体倒入铸铁模上，然后置于高温炉中进行退火，于玻璃转变温度T_g温度保温2-5小时，然后随炉冷却至50℃，关闭高温炉电源自动降温到室温，取出玻璃；

(2)将步骤(1)制得的玻璃置于精密退火炉中在1300-1500℃温度热处理1-10小时，然后随炉冷却至50℃，关闭精密退火炉电源，自动降温至室温得到半透明的稀土掺杂钇铝石榴石系统微晶玻璃材料。

本发明步骤(1)中，稀土元素RE的氧化物以REO₂或RE₂O₃等形式加入。

进一步，所述的稀土元素RE的氧化物优选下列一种：CeO₂、Pr₂O₃、Sm₂O₃、Dy₂O₃、Er₂O₃、Nd₂O₃、EuO、Eu₂O₃、Cr₂O₃，更优选下列之一：CeO₂、Pr₂O₃、Sm₂O₃。

本发明中加入碱金属氧化物(如Li₂O、Na₂O、K₂O等)或碱土金属氧化物(如SrO)主要起到助熔作用。

进一步，稀土掺杂钇铝石榴石系统微晶玻璃材料的摩尔百分比组成优选为：碱金属氧化物或碱土金属氧化物：3-8％、Y₂O₃：10-25％、Al₂O₃：21-40％、SiO₂：25-50％、稀土元素RE的氧化物：0.001-2％。